Extrusion 2-2026

sion GmbH (Laatzen, Deutschland) verwendet. Die- ser Extruder verfügt über einen Schneckendurch- messer von 28 mm und eine Länge von 44 L/D. Die benutzte Schneckenkonfiguration ist in Bild 1 dargestellt und setzt sich zusammen aus Förderelementen und drei Knetzonen, bestehend aus Knetblöcken mit angrenzenden Rückförderelementen. Um einen möglichen Einfluss des Molekulargewichtab- baus der Polymere durch die Compoundierung der Poly- merblends und der damit einhergehenden Beeinflussung der Viskosität auszuschließen, wurden sämtliche Polymer- blends als auch alle drei Basispolymere unter gleichen Pro- zessparametern verarbeitet. Die Schneckendrehzahl beträgt 250 U/min und der Durchsatz 15 kg/h. Das Tem- peraturprofil kann Tabelle 4 entnommen werden. Zur Untersuchung der rheologischen Eigenschaften der verschiedenen Polymere und Polymermischungen wurde das HKR RG50 der Firma Göttfert (Buchen, Deutschland) eingesetzt. Es wurden zwei Rundkapillardüsen mit unter- schiedlichen Abmessungen gleichzeitig verwendet um die Messwerte mit Hilfe der BAGLEY-Korrektur um den Ein- laufdruckverlust zu bereinigen und mit Hilfe der WEISSEN- BERG-RABINOWITSCH-Korrektur die wahren Scherge- schwindigkeiten aus den scheinbaren bestimmt. Die Kenn- werte der beiden Düsen sind in Tabelle 5 aufgetragen. Die Messtemperatur betrug für alle Messungen 230 °C. Die Aufheizzeit betrug 5 Minuten. Es wurden die in Tabelle 6 aufgeführten scheinbaren Schergeschwindigkeiten an- gefahren. Als Messergebnisse werden die wahren Viskosi- täten η der Polymere und Polymermischungen über der wahren Schergeschwindigkeit ausgegeben. Erweiterung der Mischungsregeln Die für diese Studie ausgewählten Mischungsregeln, die logarithmische und die Mischungsregeln nach MONTFORT und GRUNBERG (vgl. Gleichungen 1-3), werden im Folgen- den von zwei- auf n-komponentige Polymerblends erwei- tert. Hieraus ergeben sich die folgenden Gleichungen für die Mischungsregeln. Logarithmisch [UK82]: n Anzahl der Komponenten W i Anteil der Komponente i in Gew.-% η i Viskosität der Komponente i MONTFORT: GRUNBERG: Eine wichtige Nebenbedingung für alle erweiterten Mi- schungsregeln ist hierbei, dass die Summe der Gewichts- anteile weiterhin eins ergeben muss: Messung der Viskositäten der Polymerblends Um die neuen Mischungsregeln für ternäre Polymermi- schungen validieren zu können, werden zunächst die Vis- kositäten der vier ternären Polymermischungen M1 bis M4 mithilfe des HKRs gemessen. Anhand der Messwerte wer- den dann mittels Fehlerquadratminimierung die CARREAU- Parameter bestimmt. So können die Viskositäten auch auf niedrigere Schergeschwindigkeiten extrapoliert werden. Die Messwerte der Viskositäten für die Mischungen M1 bis M4 mit den daraus bestimmten CARREAU-Kurven sind in Bild 2 dargestellt. Bei allen vier ternären Polymermischungen ist ein deut- liches scherverdünnendes Verhalten zu erkennen. Aller- dings unterscheiden sich die Viskositätsverläufe im Bereich niedriger Schergeschwindigkeiten leicht. Die Polymermi- schung M2 weist zum Beispiel ein etwas stärkeres newton- sches Verhalten als die anderen Mischungen auf, erkennbar durch den ausgeprägteren horizontalen Verlauf. Eine Übereinstimmung des CARREAU-Modells und den Messwerten ist mit einer durchschnittlichen prozentualen Abweichung zwischen 3 und 6 Prozent gegeben. Beson- ders im mittleren Schergeschwindigkeitsbereich liegt eine sehr hohe Übereinstimmung vor. Lediglich bei sehr hohen und sehr niedrigen Schergeschwindigkeiten sind kleinere Abweichungen festzustellen. Schlussfolgernd können die mittels der CARREAU-Parameter ermittelten Viskositäten als Vergleichsbasis für die Validierung der verschiedenen Mischungsregeln verwendet werden. Validierung der erweiterten Mischungsregeln Im nächsten Schritt sollen nun die erweiterten Mi- schungsregeln validiert werden, in dem die gemessenen Viskositäten der hergestellten Polymerblends den aus den Extrusion 2/2026 30 T z1 T z2 T z3 T z4 T z5 T z6 T z7 T z8 T z9 T z10 T z11 T z12 T z13 30 150 220 220 250 250 250 250 250 250 250 250 250 Tabelle 4: Gewählte Zylindertemperaturen des Doppelschneckenextruders in °C Extrusionstechnologie – Aus der Forschung Düse Länge Durchmesser Max. Druck der Druckaufnehmer 1 30 mm 1 mm 1000 bar 2 20 mm 1 mm 500 bar Tabelle 5: Kennwerte der verwendeten Rundkapillardüsen 5 s -1 10 s -1 20 s -1 100 s -1 200 s -1 500 s -1 1000 s -1 2000 s -1 5000 s -1 Tabelle 6: Angefahrene scheinbare Schergeschwindigkeiten (2) (3) (4) (5) .